CARA KAJIAN SEL

ANALISIS INSTRUMENTAL STRUKTUR BIOLOGIS, SEJARAH SEL

DAN METODE MEMPELAJARI SEL

Makalah ini disusun untuk memenuhi tugas mata kuliah

Biologi Sel dan Molekuler

Dosen pengampu : Prof. Dr. Djohar

OLEH:

DWI PURBOWATI 14708251097

SITI YULAIKAH 14708251102

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN SAINS

PROGRAM PASCASARJANA

UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA

YOGYAKARTA

2014

ANALISIS INSTRUMENTAL STRUKTUR BIOLOGIS

Pengamatan struktur biologis dikatakan sulit karena sel secara

umum sangat kecil dan transparan. Sehingga dirancang alat yang

digunakan untuk mengetahui struktur sel sampai pada tahap molekuler

(DeRobertis, dkk, 1975:81). Mikroskop adalah sebuah alat untuk melihat

obyek yang sangat kecil untuk dilihat dengan mata telanjang. Mikroskop

dalam bahasa Yunani berasal dari kata micros yang berarti kecil dan

scopein yang berarti melihat. Mikroskop digunakan untuk melihat objek

yang terlalu kecil (mikroskopis) agar dapat dilihat dengan mata telanjang.

Ilmu yang mempelajari benda kecil dengan menggunakan mikroskop

dinamakan mikroskopis, sedangkan kata mikroskopik berarti sangat kecil

yang tidak mudah terlihat oleh mata (Volk dan Wheeler, 1993:75).

Mikroskop mampu mempelajari organisme hidup yang berukuran

sangat kecil yang tidak dapat dilihat dengan mata telanjang, sehingga

mikroskop memberikan kontribusi penting dalam penemuan

mikroorganisme dan perkembangan sejarah mikrobiologi. Mikroskop yang

pertama kali ditemukan masih sangat sederhana. Pembuat kacamata

Belanda, Hans dan Zacharias Janssen menemukan objek tampak lebih

besar saat dilihat dengan kumpulan lensa. Ayah dan anak ini menciptakan

komponen pertama mikroskop (mikroskop yang menggunakan banyak

lensa) tahun 1590 saat mereka menempatkan lensa dalam tabung (Ansory,

1984:87)

Mikroskop Cahaya

Mikroskop cahaya adalah mikroskop yang tersusun atas tiga

macam lensa. Pertama adalah lensa pengumpul cahaya (lensa kondensor)

dan dua macam lensa cembung atau lensa pembesar yang diletakkan di

masing-masing ujung pada suatu tabung. Kedua lensa pembesar itu adalah

lensa okuler yang pada sisi ujung tabung yang berada di depan titik

pandang mata, dan lensa obyektif yang terletak pada ujung tabung

proksimal (menjauh dari titik pandang mata).

Mekanisme terbentuknya perbesaran gambar mula-mula beberapa

berkas cahaya (dari lampu atau sinar matahari) yang melewati lensa

kondensor akan terfokus sebagai suatu sekumpulan cahaya yang

menembus obyek mikroskopis menuju kedua lensa pembesar sampai ke

titik pandang mata. Untuk mendapatkan gambar yang terbaik, preparat

mikroskop dapat digeser-geser mendekati atau menjauhi lensa obyektif.

Letak atau posisi lensa kondensor juga dapat digerakkan ke posisi yang

tepat sehingga cahaya mengumpul (mengalami konvergensi) pada preparat

mikroskop dan menyebar kembali ke lensa obyektif. Hasilnya adalah

bayangan gambar obyek mikroskopis akan diperbesar sesuai dengan

kemampuan perbesaran masing-masing lensa pembesarnya. Nilai

perbesaran ini didapat dari kombinasi kemampuan perbesaran lensa okuler

dengan lensa obyektif. Dengan mikroskop cahaya maka suatu obyek

mikroskopis akan dapat diperbesar dari 10 x ke perbesaran 1000 x. Lebih

dari itu, mikroskop cahaya akan mengalami kesulitan daya pisah atau

resolusi. Nilai resolusi adalah kemampuan titik bayangan dapat dipisahkan

dibawah mikroskop cahaya. Kemampuan pemisahan atau nilai resolusi

gambar dituliskan dalam persamaan berikut :

D= 0 ,61 λ

NA

Keterangan :

NA = n sin α

D= kemampuan atau daya pisah bayangan benda terkecil yang

dapat dicapai oleh mikroskop cahaya.

0,61= besaran tetap yang merupakan derajat titik bayangan yang

tumpang tindih tetapi masih dapat dilihat terpisah oleh mata

pengamat.

λ = panjang gelombang cahaya yang digunakan pada mikroskop

cahaya. Panjang gelombang minimum cahaya yang tampak

adalah 450 nm. Untuk memaksimalkan resolusi gambar cahaya

ultraviolet dipilih karena memiliki panjang gelombang terkecil.

n = indeks refraksi cahaya yang merupakan besaran kecepatan

cahaya di dalam ruang hampa dibagi dengan bilangan kecepatan

cahaya pada medium transmisi (udara). Nilai n dapat

dimaksimalkan dengan pemberian minyak imersi.

α = setengah sudut kerucut cahaya yang memasuki lensa objektif. Sudut ini

dapat dimaksimalkan pada 700 sehingga nilai sinus 700 = 0,91 (DeRobertis,

dkk, 1975: 81).

Gambar mikroskop cahaya monokuler dan binokuler

Tiga parameter dalam mempelajari mikroskop, yaitu :

1. Perbesaran (magnification) adalah perbandingan ukuran citra objek

dengan ukuran sebenarnya.

2. Resolusi adalah ukuran kejelasan citra, jarak minimum yang dapat

memisahkan dua titik sehingga masih bisa dibedakan sebagai dua titik.

3. Kontras adalah ketajaman (Campbell, dkk, 2010: 103).

METODE UNTUK MENINGKATKAN KONTRAS

Mayoritas sel memiliki sifat tembus cahaya, kecuali beberapa pigmen

(sel tumbuhan) mampu menyerap cahaya dalam jumlah tinggi. Beberapa sel

memilik sifat penyerapan cahaya yang rendah karena mengandung banyak air,

bila sel telah dikeringkan maka sel akan menunjukkan kontras yang rendah.

Teknik lain untuk meningkatkan kontras adalah dengan teknik pewarnaan.

Namun, teknik pewarnaan ini tidak dapat digunakan untuk meningkatkan

kontras pada sel hidup karena teknik pewarnaan ini memerlukan tahapan yang

cukup panjang mulai dari fiksasi, dehidrasi, embeding dan pemotongan atau

seksio kemudian pewarnaan. Oleh karenanya, untuk meningkatkan sifat

kontras pada sel hidup dapat digunakan mikroskop fase kontras dan

mikroskop interferensi. Kedua teknik ini didasarkan pada kenyataan bahwa

meskipun struktur biologis sangat transparan terhadap cahaya tampak, mereka

menyebabkan perubahan fase. Perbedaan fase ini, dihasilkan dari perbedaan-

perbedaan kecil dalam indeks bias dan ketebalan bagian yang berbeda dari

objek (DeRobertis, dkk, 1975: 82)

1. Phase Microscopy

Mikroskop fase kontras adalah suatu jenis mikroskop yang

memungkinkan kontras yang lebih besar antara substansi dengan berbagai

ketebalan dan indeks bias (DeRobertis, dkk, 1975:82) Bila sinar melewati

sel/bagian sel, cahaya tersebut akan berubah fase sesuai dengan indeks

refraksi sel. Cahaya yang melewati bagian padat sel (misalnya nukleus)

akan mengalami perubahan fase secara relatif dibandingkan dengan bagian

sekitarnya. Perubahan fase akan diinterferensikan oleh fase lingkaran.

Cahaya satu fase akan mengalami interferensi sehingga saling memperkuat

dan menimbulkan warna terang. Cahaya yang berbeda fase akan

mengalami interferensi juga, namun dalam keadaan saling melemahkan

sehingga cahaya yang dihasilkan redup.

Kegunaan: Dipakai utuk mengamati dengan detil/teliti struktur internal

spesimen dalam keadaan hidup tanpa pewarnaan, sangat berguna untuk

mempelajari sel hidup yang tak berpigmen.

Prinsip kerja: Menggunakan kondensor khusus dan lempeng pemecah

cahaya. Efek yg ditimbulkan adalah derajat terang yg berbeda. Sorotan

cahaya dipisahkan dan menerangi obyek melalui jalur yang berbeda.

Cahaya yang terpecah biasanya berwarna keemasan sedang cahaya yang

tidak terpisah berwarna merah.

Tampilan obyek:Menunjukkan perbedaan struktur internal dgn sangat jelas.

Demikian pula tepi selnya. Keunikan dari fase kontras adalah munculnya

pita cahaya mengelilingi sel yang dikenal dengan sebutan halo fase

(Francon, 1961).

Gambar Jalannya cahaya mikroskop fase kontras

Gambar Pengamatan dengan mikroskop fase kontras pembelahan sel mitosis pada

sel hidup dari endosperm jaringan tanaman Haemanthus. Sel yang sama telah

difoto di berikut dalam waktu A. 10:32, B. 12:48, C. 13:12, D. 13: 21. A. Profase

akhir, kromosom melingkar dan nucleolus berada pada inti, B. Metafase dengan

kromosom bidang ekuator, C. Anafase: dan D. Telofase menunjukkan kromosom

di kutub dan pembentukan phragmoplast di bidang ekuator. (DeRobertis, 1975:

84)

2. Interference microscopy

Mikroskop interferensi didasarkan pada prinsip-prinsip yang sama dengan

mikroskop fase, tetapi memiliki keuntungan memberikan data kuantitatif.

Mikroskop interferensi memungkinkan bisa mendeteksi perubahan indeks

bias yang berkelanjutan, mengingat mikroskop fase menyatakan kenaikan

yang tidak berkelanjutan (DeRobertis, dkk, 1975: 85 ).

Mikroskop interferensi adalah variasi dari mikroskop fase kontras yang

menggunakan prisma untuk membagi sinar menjadi dua. Mikroskop

interferensi lebih dikenal dengan mikroskop fase kontras pada kemampuannya

untuk menghilangkan lingkaran cahaya dan cahaya tambahan. Dalam

diferensial mikroskop gangguan kontras (DIC), jalur perbedaan optik

ditentukan oleh produk dari indeks bias perbedaan (antara spesimen dan

menengah sekitarnya) dan ketebalan dilalui oleh sinar antara dua titik pada

jalur optik (Herzberg, 1945:56). Sudut (Γ) ditentukan oleh ketebalan obyek (t)

dan perbedaan antara indeks bias dari obyek (no) dan media sekitarnya (nm).

no- n m = Γt

Dengan menggunakan mikroskop interferensi dapat mengukur berat kering

benda, karena ini berkaitan dengan indeks bias. Ketika obyek diukur didalam

air, berlaku hubungan berikut ini :

Co = 100(n ˳−n)

X

Co adalah persentase konsentrasi dari berat kering bahan didalam obyek; nw

adalah indeks bias air; X adalah konstanta yang sama dengan 100 α (α adalah

kenaikan bias tertentu dari bahan dalam larutan). X adalah sekitar 0,18 untuk

substansi sel yang utama seperti protein, lipoprotein, dan asam nukleat.

Mikroskop interferensi menentukan ketebalan dari obyek, dan konsentrasi

dari bahan kering, kadar air berturut-turut pada fase optik yang berbeda

dalam dua media yang telah diketahui indeks biasnya. Aplikasi metode ini

misalnya mempelajari oosit anjing laut.

Gambar Mikroskop interferensi

Variasi khusus dari mikroskop interferensi dapat disebut sebagai Nomarski

interference-contrast microscope, dimana cahaya tunggal yang mengarah

dilewati oleh obyek dan lensa obyektif, tapi itu kemudian dibagi menjadi dua

sinar interferensi melalui prisma bias ganda khusus. Jika berkas sinar

menembus materi yang berbeda, sinar akan mengalami perubahan fase yang

berbeda. Akibatnya bila berkas sinar dapat digabungkan lagi, penyusunnya

terjadi campuran atau mengalami pemecahan dan perubahan intensitas sinar

yang mencapai mata yang mengamati. Gambar dengan menggunakan teknik

Nomarski ini tampak seperti relief. Ini digunakan khususnya untuk

mempelajari sel dalam pembelahan mitosis (DeRobertis, 1975: 85-86).

3. Darkfield Microscopy

Microscopy drakfield (mikroskop medan gelap) juga disebut mikroskop

ultra, karena pada faktanya cahaya tersebar pada batas antara fase yang

memiliki indeks bias yang berbeda. Mikroskop tipe ini dengan obyek/

spesimen yang disinari sedangkan latar belakangnya gelap. Tipe mikroskop

ini mempunyai kondensor berwarna hitam sehingga cahaya tidak langsung

melalui spesimen untuk kemudian menuju lensa obyektif. Kondensor yang

hitam ini memantulkan cahaya pada spesimen dengan sudut lancip. Teknik ini

digunakan untuk memeriksa mikroba yang tidak dapat dicat dan

disuspensikan dalam cairan media tertentu. Dalam sel hidup dalam kultur

jaringan, misalnya, nukleus, membran nukleus, mitokondria, dan tetesan lipid

terlihat jelas, dan latar belakang sitoplasma tampak gelap.

Gambar mikroskop medan gelap

4. Polarization Microscopy

Mikroskop terpolarisasi adalah mikroskop yang digunakan untuk

mengamati sayatan tipis, pada prinsipnya sama dengan mikroskop yang

digunakan pada biologi. Keutamaannya cahaya yang dipergunakana harus

terpolarisasi (dibias/dibelokkan), karena dengan sinar itu beberapa sifat dari

kristal akan nampak jelas sekali (Welford, 1988).

Mikroskop polarisasi menggunakan cahaya terpolarisasi guna menganalisa

struktur yang birefringent. Birefringence – suatu properti spesimen yang

transparan dengan 2 indeks refraktif yang berbeda pada orientasi yang berbeda

untuk membedakan cahaya terpolarisasi ke dalam kedua komponen. Cahaya

terpolarisasi, hanya berfluktuasi/bergerak di satu dataran karena polar hanya

meneruskan cahaya pada dataran tersebut. Jika 2 polar diletakkan di atas yang

lainnya, arahkan sinar ke atas dan putar relatif terhadap yang lain, akan ada 1

posisi dimana 2 dataran tertransmisi bertemu, yang akan tampak cerah. Pada

90° terhadap orientasi ini, semua cahaya akan berhenti (gelap) (Hecht,

1975:102)

Metode ini didasarkan pada perilaku dari beberapa komponen sel dan

jaringan ketika mereka diamati dengan cahaya terpolarisasi. Jika bahan

tersebut isotropik, cahaya terpolarisasi disebarkan melalui itu dengan

kecepatan yang sama. Zat atau struktur tersebut ditandai dengan memiliki

indeks yang sama bias ke segala arah. Di sisi lain, dalam materi anisotropis

kecepatan propagasi cahaya terpolarisasi bervariasi (DeRobertis, 1975:78)

Gambar mikroskop terpolarisasi

4. Electron Microscopy

Mikroskop elektron adalah jenis perangkat dimana elektron yang

digunakan untuk menghasilkan gambar spesimen, kekuatan perbesaran jauh

lebih tinggi dibandingkan dengan mikroskop cahaya biasa. (DeRobertis, dkk,

1975 : 88). Prinsip kerja dengan memfokuskan seberkas elektron melalui

spesimen atau pada permukaannya. Resolusi berbanding terbalik dengan

panjang gelombang radiasi yang digunakan mikroskop untuk mencitra, dan

elektron mempunyai panjang gelombang yang lebih pendek dari cahaya

tampak.resolusinya dapat mencapai 0,002 nm atau dapat mencapai 100x

mikroskop cahaya. Ultrastruktur sel mengacu pada anatomi seluler yang

terungkap melalui mikroskop elektron.

Gambar mikroskop elektron

Jenis mikroskop elektron :

a. Transmission Electron Microscope

Mikroskop Elektron Transmisi, atau TEM: Mikroskop elektron transmisi

membentuk irisan tipis suatu spesimen.

b. Scanning Electron Microscope

Mikroskop Elektron Payar, atau SEM: Spesimen yang diambil dengan

mikroskop elektron payar menunjukkan citra 3-D (Campbell, 2010:104)

c. Scanning Tunneling Microscope

Scanning Tunneling Microscope, atau STM: Digunakan untuk mengubah

materi yang diamati oleh manipulasi atom individu, yang membantu untuk

memicu reaksi kimia, juga untuk menciptakan ion dengan elektron individu

yang dihapus dari atom dan kemudian reverting mereka kembali ke atom oleh

penggantian elektron.

d. Scanning Mikroskop Elektron Transmisi

Scanning Mikroskop Elektron Transmisi, atau STEM: Ini hanyalah sebuah

mikroskop biasa dengan sistem scanning yang ditambahkan ke dalamnya.

Menggunakan berkas elektron tunggal, tempat kecil yang digunakan untuk

pemindaian spesimen dengan gambar yang dikumpulkan pada detektor di

bawah spesimen. Instrumen ini sangat berkhasiat untuk Mikroanalisis X-Ray

bagian kecil dari irisan tipis spesimen (Alim, 2013)

5. X-Ray Diffraction

Teknik yang digunakan dalam biologi molekuler, khususnya, untuk studi

asam nukleat dan struktur protein, dapat juga digunakan untuk mempelajari

keteraturan atom atau molekul dalam suatu struktur tertentu (Hecht, 1975:

34). Metode ini didasarkan pada kenyataan bahwa kisi dimensi molekul

(yaitu, kristal) menghasilkan difraksi sinar-x. Sinar x sendiri terbentuk

biamana suatu logam sasaran ditembaki elektron berenergi tinggi. Teknik

yang paling canggih memungkinkan penentuan lengkap struktur tiga dimensi

dari protein seperti myoglobin, hemoglobin, dan lain-lain (DeRobertis, 1975:

95).

Gambar Difraksi sinarX

SEJARAH SEL DAN METODE MEMPELAJARI SEL

A. Sejarah sel

Sel merupakan unit terkecil dari makluk hidup, sel berada pada

makluk hidup diantaranya hewan dan tumbuhan, strukturnya yang kecil

dan tidak dapat dilihat dengan kasaat mata sehingga memungkinkan

untuk kita melakukan pengamatan sel-sel hidup di bawah mikroskop.

Semua organisme, tumbuhan, hewan, dan mikrobia, terdiri dari sel. Sel

hanya berasal dari sel yang ada sebelumnya, setiap sel memiliki

kehidupan sendiri disamping peran gabungan di dalam organisme

multisel. Pada organisme multisel, sel mempunyai tugas khusus

tergantung di jaringan mana sel itu berada, dan setiap sel bergantung 

pada sel-sel lain untuk melakukan fungsi yang tidak bisa dilakukan

sendiri.

Penemuan mengenai sel tidak terlepas dengan adanya

mikroskop serta perkembanagannya. Perkembangan penemuan serta

konsep sel berjalan seiring perkembangan mikroskop. Ini dikarenakan

mikroskop sangat membantu dalam perkembangan pengkajian ilmu-

ilmu tentang sel. Berbagai penemuan yang telah dilakukan oleh

Loewenhoek diperjelas lagi oleh seorang ilmuan berkebangsaan inggris

yang bernama Robert Hooke. Dia melihat sebuah irisan jaringan gabus

kering dibawah mikroskopnya dan mengatakan bahwa semuanya

berproliferasi dan berpori seperti sarang lebah dan strukturnya seperti

box dan dia menyebutnya sebagai “sel” yang berarti suatu ruang yang

kosong, dan inilah pertama kali dikenalkan istilah sel dalam dunia

biologi walaupun pada akhirnnya tidak demikian halnya dengan sel

yang bukan merupakan suatu ruang kosong.

Berikut merupakan perkembangan teori sel :

Tahun Ahli Sains Penemuan & Teori

1665 Robert Hooke

Mencipta mikroskop.Mengamati gabus, melihat struktur ‘kotak-kotak’ kecil yang statik, lalu dipanggil ‘cell’.

Lewat 1660 anAnton Van

Leuwenhock

Mengamati struktur bergerak (‘animalcules’) dari sampel air. Saranan: ada struktur hidupan yang terdiri dari sel tunggal.

1802-1808 Mirbelmengengemukakan bahwa tanaman tersususn atas jaringan membrane sel

1820 Robert Brown

Merancang lensa yang dapat lebih fokus untuk mengamati sel. Titik buram yang selalu ada pada sel telur, sel polen, sel dari jaringan anggrek yang sedang tumbuh. Titik buram disebut sebagai nukleus.

1829 Hertwig

Mengajukan Teori Protoplasma yang menyatakan bahwa sel merupakan kumpulan substansi hidup yang disebut protoplasma yang di dalamnya mengandung nucleus dan abgian luarnya dibatasi oleh dinding sel

1830 Theodore Schwann

Mengamati sel rawan.Saranan: sel hewanmempunya struktur dasar yang mirip sel tumbuhan.

1831 Robert Brown

Mengemukakan bahwa inti sel merupakan komponen dasar dan tetap sel selain itu juga menamai sitoplasma merupakan sebutan protoplasma dalam sel dan karioplasma untuk protoplasma dalam inti, menurutnya partikel dalam sel mengalami gerakan yang dinamakan gerakan brown. 

1838Matias Jacob

SchleidenAda hubungan yang erat antara nukleus dan perkembangan sel.

1839 Scleiden dan Schwan

mengemukakan teori yang disebut Teori Sel yang menyatakan ‘semua makhluk hidup tersusun atas sel-sel’ atau sel merupakan elemen dasar dari makhluk hidup.

1840 J.E PurkinjeMemberikan nama protoplasma untuk substansi dalam sel.

1858 R. Virchowmenyatakan bahwa semua sel berasal dari sel yang telah ada (omnis cella a cella).

L.St. GeorgeMenemukan organela sel yang sekarang dinamakan kompleks golgi.

1869 F. miescher Menemukan nuklein

1878 ScleidenMengungkap proses kariokinesis

1887-1888Van Beneden & T.

BoveriMenemukan sentriol

1898 G. GolgiMenemukan kompleks golgi sel saraf

Fleming dan Strassburger

Penemuan lain mengenai pembelahan sel pada hewan dan tanaman

1890 Waldeyer Penemu kromosom

Berasaskan perkembangan diatas, prinsip mengenai teori sel

modern telah dirumuskan. Terdapat 3 Prinsip Teori Sel, yaitu :

1. Setiap organisme hidup terbentuk dari satu atau lebih sel

2. Organisme hidup yang paling kecil ialah sel tunggal, dan sel

adalah unit fungsional organisme multisel.

3. Semua sel terbentuk daripada sel yang ada sebelumnya

Sel merupakan bentukan yang kecil dan rumit. Sulit untuk melihat

struktur dan menemukan komposisi molekulernya, Ada dua cara atau

metode mempelajari sel, yaitu dengan teknik analisis instrumental dan

teknik analisis sitologi dan sitokimia

B. Cara Mempelajari Sel

Klasifikasi cara  memempelajari sel dapat dipandang dari sifat

selnya, misalnya adalah cara mempelajari sel hidup dan cara

mempelajari sel yang mati. Pada prinsipnya, ada dua teknik umum

mempelajari sel. Sulit untuk melihat struktur dan menemukan

komposisi molekulernya, Ada dua cara atau metode mempelajari sel,

yaitu dengan teknik analisis instrumental dan teknik analisis sitologi

dan sitokimia

1.    Teknik Analisis Instrumental

Dua  sifat sel yang menjadi dasar pengembangan teknik analisis

instrumental pada sel, ialah ukuran sel dan sifat sel yang tembus cahaya.

Sel mempunyai ukuran yang sangat kecil yang dinyatakan dalam micron

(1 mikron =1/1000 mm = 1/25.400 inci). Sel hewan terkecil mencapai 4

mu (milimikron). Meskipun demikian, ada beberapa sel protozoayang

mempunyai ukuran mencapai beberapa mm, misalnya spirostomum dari

golongan ciliata mencapai ukuran 3 mm (Storer dan Usinger, 1957:247).

Pada hal daya mata manusia untuk membedakan antara objek tidak mampu

melebihi jara 0,1 mm (100u).

Oleh karena itu, diperlukan teknik instrumental yang mampu

membesarkan obyek mampu membesarkan obyek untuk mempelajari sel,

berupa mikroskop, yang macam-macamnya telah disebutkan. Setiap jenis

mikroskop mempunyai kelebihan dan kekurangannya masing-masing.

Misalnya electron mikroskop mampu untuk mengenal bagian sel sampai

pada tingkatan molekul, tetapi tidak dapat digunakan untuk mempelajari

sel hidup karena terlalu tebal. Untuk mengatasi sifat kedua dari sel, yaitu

sifatnya yang tembus cahaya, dibutuhkan alat yang dapat meningkatkan

kontras. Sel memiliki sifat tembus cahaya, menurut De Reberties (1975 :

82) Karena sel mengandung banyak air, bila telah kering sifat kontrasnya

meningkat. Teknik lain untuk meningkatkan kontras sel adalah dengan

teknik pewarnaan. Masalahnya teknik pearnaan ini tidak dapat digunakan

untuk meningkatkan kontras pada sel hidup. Karena mewarnai sel

memerlukan serangkaian teknik, mulai dari fiksasi, dehidrasi embedding,

dan pemotongan atau seksi serta pewarnaan. Unutk meningkatkan sifat

kontras pada sel hidup dapat digunakan mikroskop fase kontras dan

mikroskop interferensi (De Reberties, dkk. 1975 :82).

a. Pembedahan mikro

Merupakan suatu metode yang secara signifikan dalam

pengembangan pengetahuan tentang sel hidup. Peralatan yang

digunakan seperti mikropipet, jarum mikro, mikro elektroda dan

mikrotermocuples. Peralatan ini merupakan alat – alat khusus

untuk mengontrol pergerakan atau digunakan untuk praktikum

dibawah mikroskop.

b. Fiksasi

Suatu usaha untuk mengeringkan sitoplasma sel sehingga

organela sel tetap tinggal didalam sel agar dapat diamati dengan

jelas atau mempertahankan elemen-elemen sel/jaringan agar tetap

pada tempatnya dan tidak mengalami perubahan bentuk dan

ukuran. Fiksatif mempunyai kemampuan mengubah indeks bias

bagian sel sehingga mudah dilihat dimikroskop serta membuat

jaringan mudah menyerap zat warna. Beberapa cairan yang

digunakan cairannya adalah aldehid dengan asam amino.

Fiksasi membawa kematian sel sedemikian rupa bahwa

struktur sel hidup yang diawetkan dengan penambahan jumlah

minimum artefak. Beberapa metode fiksasi, pada saat yang sama,

berguna dalam menjaga komposisi kimia dari sel sebagai utuh

mungkin. Pemilihan fiksatif yang cocok ditentukan oleh jenis

analisis yang diinginkan. Misalnya, untuk mempelajari inti dan

kromosom, fiksatif asam sering digunakan. Aseton, formaldehida,

dan glutaraldehid, yang menghasilkan denaturasi minimal dan

melestarikan beberapa sistem enzim.

c. OS04

Merupakan salah satu yang sering digunakan untuk

penyelidikan struktur sel dalam mikroskop. Subtansi yang menjadi

komponennya yaitu asam nuklead yang mampu mengikat OSO4.

Serta dapat mempertahankan suhu 0 derajat. Osmium ferri (0s04)

adalah salah satu yang paling sering digunakan fiksatif untuk

investigasi struktur sel di bawah mikroskop elektron. Reaksi yang

fiksatif ini telah dengan lipid mungkin karena ikatan rangkap yang

membentuk ester osmium tidak stabil, yang terurai untuk deposit

osmium oksida atau hidroksida. Fiksatif ini menyebabkan protein

gel awalnya, menyajikan struktur homogen di bawah mikroskop

elektron. Gelasi awal ini kemudian dapat diikuti oleh oksidasi

lebih lanjut dan solubilisasi dari beberapa produk.

Berdasarkan studi pada pengikatan osmium ferri oleh zat-

zat yang berbeda, telah ditemukan bahwa asam .nucleic tidak

mengikat 0s04. Osmium fiksasi telah ditingkatkan dengan

memperkenalkan solusi penyangga di pH7 fisiologis

mempertahankan tekanan osmotik, menambahkan ion kalsium, 8

dan mempertahankan suhu sekitar 0 ° C.

d. Pembekuan dan pengeringan

Metode pembekuan dilakukan dengan memotong sel

menjadi bagian yang kecil kemudian diletakkan pada suhu -160

sampai -190, sedangkan pada proses pengeringan dikeringkan pada

suhu tinggi .air dalam jaringan ini menjadi kering dan berubah

menjadi gas dan sampai menjadi kering. Manfaat metode ini jelas,

jaringan tidak menyusut seluruhnya larut, subtansinya di dalamnya

tidak menjadi ekstrak. Penemuan ini dilakukan pada sel ginjal

ketika melakukan proses eksresi. Tetapi beberapa sel menolak

melakukan pembekuan, sebagai contoh sperma. Sperma tidak

dapat bertahan dalam kondidi dingin. Pembekuan awal umumnya

dilakukan dengan terjun potongan kecil jaringan dalam bak

nitrogen cair didinginkan sampai suhu dari.

-160 Sampai -190 ° C. Fiksasi dalam helium cair dekat mutlak 0 °

(Kelvin) juga telah digunakan. Jaringan dikeringkan dalam vakum

pada-30 -40 ° C. Dalam kondisi seperti ini air dalam jaringan

berubah langsung menjadi gas, dan dehidrasi dicapai.

Keuntungan dari metode ini adalah jelas. Jaringannya tidak

segan-segan; fiksasi adalah homogen di seluruh; zat terlarut tidak

diekstraksi; posisi jagung kimia dipertahankan praktis tidak

berubah; dan struktur, pada umumnya, diawetkan dengan sedikit

modifikasi yang dihasilkan oleh kristal es (Gambar. 6-1, B). Selain

itu, fiksasi berlangsung sangat cepat sehingga fungsi sel dapat

ditangkap pada saat-saat kritis, seperti ketika sel-sel ginjal

mengekskresikan bahan berwarna.Teknik pengeringan beku harus

dianggap sebagai perantara antara pemeriksaan jaringan segar dan

tetap, karena banyak dari komponen seluler yang diawetkan dalam

bentuk larut sama seperti di negara hidup. Sejak beberapa sel dapat

menahan pembekuan cepat, prosedur ini umumnya digunakan

untuk membuat mereka hidup (misalnya, spermatozoa).

e. Penempelan dan pembelahan

Merupakan jaringan yang sudah dikeringkan kemudian

ditempelkan pada parafin yang kemudian didinginkan agar dapat

dipotong menggunakan mikrotom. harus dibelah sebelum

diobservasi dibawah mikroskop.

f. Pewarnaan sel

Pewarnaan (stainning) merupakan pemberian warna pada

jaringan/ sel/ komponennya supaya mudah diamati di bawah

mikroskop cahaya. Zat warna yang digunakan harus memiliki

syarat sebagai berikut: senyawa organik kompleks punya

pembawaan khusus (warna), dapat dipertahankan dalam jaringan,

terdiri dari gugus chromophore. Intensitas pewarnaan dengan

pewarna dasar atau asam tergantung pada tingkat keasaman atau

kebasaan dari media.

Tiap bagian dari sel / komponen dalam sel mempunyai

sifat- sifat khusus (afinitas terhadap zat warna juga tidak sama).

Zat warna mempunyai kemampuan khusus dalam mewarnai

jaringan sesuai sifatnya. Dua macam zat warna denga sifat sama

dapat mempengaruhi/ memberi kemampuan tidak sama dalam

mewarnai 1 macam jaringan (perlu mengenali setiap bagian dari

sel & mengenali setiap zat warna yg akan digunakan). Beberapa

metode histokimia berdasarkan sifat pewarnaan ini protein

sekarang digunakan. Salah satu yang paling dikenal adalah metode

hijau cepat untuk histon. Beberapa pewarna dasar dari kelompok

thiazine, terutama thionine, biru A, dan toluidin biru, noda

komponen sel tertentu warna yang berbeda dari warna asli

pewarna.

g. Metachromasi

Metachromasy (metachromasia) merupakan pewarna dasar

yang terdiri atas kelompok thiazine tersusun atas sebagian tionin,

biru A dan toluidin biru, mewarnai bagian-bagian sel menjadi

berbeda dari warna aslinya. adalah perubahan karakteristik

dalam warna dari pewarnaan dilakukan di jaringan biologi ,

dipamerkan oleh beberapa anilin pewarna  ketika mereka mengikat

zat tertentu hadir dalam jaringan ini, yang

disebut chromotropes . Misalnya, toluidin biru menjadi merah

muda ketika terikat ke tulang rawan .  reaksi warna muncul pada

bagian yang mengandung polisakarida dalam asam nukleat dan

beberapa asam lemak.

Mekanisme yang mendasari metachromasia adalah adanya

polyanions dalam jaringan. Ketika jaringan-jaringan ini diwarnai

dengan larutan zat warna dasar pekat, seperti toluidin biru,

molekul dye cukup dekat untuk membentuk dimer dan polimer

agregat. Sifat penyerapan agregasi ini berbeda dari molekul dye

nonaggregated individu. Sel dan jaringan struktur yang memiliki

konsentrasi tinggi terionisasi sulfat dan fosfat kelompok-seperti

substansi dasar tulang rawan, heparin yang mengandung butiran

sel mast, dan retikulum endoplasma kasar plasma sel-pameran

metachromasia. Oleh karena itu, toluidin biru akan muncul ungu

menjadi merah ketika noda komponen ini.

  2. Teknik Analisis Sitologi dan Sitokimia

Teknik analisis sitologi dan sitokimia dalam mempelajari

sel yaitu untuk mengidentifikasi dan lokalisasi komponen kimiawi

sel, baik yang sifatnya kualitatif maupun kuantitatif. Selain itu juga

adalah untuk mempelajari dinamika perubahan dinamika organisasi

sitokimianya yang terjadi atas perbedaan fungsinya. Dengan

demikian, dapat diharapkan ditemukan peran perbedaan komponen

selular dalam proses metabolik sel. Sitokimia modern, mengikuti

tiga metode pendekatan utama, yaitu :

a.    Metode fraksionasi

Fraksinasi sel atau fraksinasi subselular ialah teknik untuk

memisahkan bagian-bagian sel. Metode ini melibatkan

homogenitas yang pada dasarnya hancur pada prosedur kimia.

Berbagai fraksi sel menganalisis menggunakan metode

analisis mikrokimia dan biokimi. Cara ini meliputi

homogenasi dan dekstruksi sel, melalui prosedur kimiawi

maupun mekanik, diikuti pemisahan fraksi selular tergantung

pada massa, permukaan, gravitasispesifik.

b.    Mikrokimia dan Ultramikrokimia

Banyak cara untuk menganalisis mikro dan

ultramikrokimia antaralain dengan mikrokolorimeter,

mikrospetrometrik, dll. Cara-cara tersebut memiliki

sensitifitas tinggi sehinnga dapat digunakan untuk

membedakan enzim dan koenzim.

c. Pewarnaan Sitokimia dan Histokimia

Sitokimia dan histokimia pewarnaan metode ini untuk

penentuan cytochemical dan histokimia dari zat kondisi

tertentu harus dipenuhi:

1. Substansi tidak boleh bergerak dari lokasi semula

2. Zat ini harus diidentifikasi dengan prosedur yang spesifik

untuk itu, atau untuk kelompok kimia mana ia berasal.

Identifikasi ini dapat dilakukan dengan:

a. Reaksi kimia yang mirip dengan yang digunakan dalam

kimia analitik, namun disesuaikan dengan jaringan.

b. Reaksi yang spesifik untuk kelompok tertentu zat

c.Millon Reaksi merupakan reagen nitrous-merkuri

diterapkan pada jaringan bereaksi dengan kelompok

tirosin hadir di sisi-rantai protein, membentuk endapan

merah.

d. Reaksi diazonium meruapakan agen kromogenik,

sebuah diazonium hidroksida, bereaksi dengan tirosin,

triptofan, dan histidifle. Membentuk kompleks warna

merah.

e. Deteksi kelompok -SH meruapak pewarnaan yang

menentukan reaksi dari reagen sulfhydryl merah,1-

(4chloromercuri-phenylazo) -naphthol-2,pertama kali

digunakan untuk tujuan ini

f. Deteksi Arginin merupakan tesSakaguchi untuk arginin

yang dikenalkan pada histokimia. Warna merah ketika

potongan jaringan diperlakukan dengan campuran alkali

dari-naftol dan natrium hipoklorit. Konsentrasi yang tinggi

arginin dalam jaringan adalah indikasi dari protein dasar,

seperti histon.

DAFTAR PUSTAKA

Alim, Tamri. 2013. Bio Sel dan Molekuler. http://www.biologi-sel.com/2013/03/mikroskop-elektron.html. Diakses pada hari Rabu, 17 September 2014, pukul 21 :39.

Anshory, I. 1984. Biologi umum. Genesa Exact. Bandung.Campbell and Reece. 2002. Biologi Jilid I. Jakarta: Erlangga.Campbell & Jane B, Reece. 2010. Biologi I Edisi 8. Jakarta : Erlangga.DeRobertis, E.D.P,dkk, 1975. Cell Biology. W.B. Saunders Co : Philadelphia.Francon, M. 1961. Progress in Mocroscopy, America Edition. Row, Peterson

and Company: New York.Hecht, Eugene. 1975. Theory and Problem of Optics. Mc Graw- Hill Book

Company : USA.Herzberg, Gerhard, F.R.S.C. 1945. Molekular Spectra and Molekuler

Structure, Elevent Edition. D Van Nostrand Company : Canada.Muslim, Chorul. 2003. Biologi Molekuler Sel. Bengkulu: Dikti Bengkulu.Reksoatmojo, Issoegianti. 1993. Biologi Sel. Yogyakarta: Depdikbud.Volk dan Wheeler. 1993. 1993. Mikrobiologi Dasar. Jakarta: Erlangga.Wolfe, Stephen L., 1983. Introduction To Cell Biology. California:

Wadsworth Publishing CompanyWelford, W.T. 1988. Optics, Third Edition. Oxford University Press : New

York.Yamin, Wildan. 2003. Biologi Modern. Bandung : Tarsito.

Hasil diskusi :

1. Norlela

a. Bagaimana tingkat keakuratan mikroskop?

b. Mengalami kejadian fatal dimasa lalu, apakah yang mengakibatkan hal

tersebut? Kesalahan diagnosa dokter/ mekanisme pengecekkan?

Jawab :

a. Secara garis besar mikroskop dibedakan menjadi 2, yaitu mikroskop

cahaya dan mikroskop elektron. Mikroskop cahaya memiliki

keakuratan lebih rendah dari pada mikroskop elektron, sehingga untuk

keakuratan menggunakan mikroskop elektron, yaitu dengan

Mikroskop Elektron Transmisi (MET).

b. Pada kasus ini, ada 2 kemungkinan, yaitu human error dan tools

error. Human error dimaksudkan bahwa kesalahan yang terjadi

bersumber dari orang yang melakukan diagnosa ataupun mekanisme

pengecekkan, sehingga keadaan yang sebenarnya menjadi tidak

terlihat. Tools error dimaksudkan alat yang digunakan memang sudah

tidak berstandar, sehingga saat digunakan untuk pengecekkan terjadi

kesalahan.

2. Zahronna

a. Bagaimana pembagian jenis mikroskop?

b. Bagaiman kegunaan mikrokop MET dan MES?

Jawab :

a. Mikroskop secara garis besar dibedakan menjadi 2, yaitu mikroskop

cahaya dan mikroskop elektron. Sedang mikroskop cahaya dibedakan

menjadi 4 (mikroskop biasa, mikroskop flouresensi, mikroskop fase

kontras, mikroskop polarisasi)

b. Kegunaan mikroskop :

1) Mikroskop Elektron Transmisi (MET), digunakan untuk melihat

irisan tipis/replika, dengan perbesaran puluhan-ratusan.

2) Mikroskop Elektron Payar (MES), untuk melihat permukaan sel

menyelimuti suatu rongga/saluran, dengan perbesaran lebih rendah

dari MET. Contohnya silia, flagella, spermatozoa.

3. Okta

a. Mengapa pewarnaan sel sering digunakan dalam mendeteksi sel

dibandingkan metode lainnya?

Jawab :

Karena pewarnaan merupakan hal yang paling sederhana, banyak dan

mudah digunakan. Dikatakan sederhana karena hanya menggunakan

satu jenis zat warna untuk mewarnai. Kebanyakan bakteri mudah

bereaksi dengan pewarnaan sederhana karena sitoplasmanya bersifat

basofilik. Pewarna sederhana misalnya kristal violet dan karbol

fuehsin.